基于IAP的ARM7程序在線更新設(shè)計

ARM處理器是一種高性能、低成本、低功耗的RISC微處理器，是目前最為流行的微處理器之一。ARM7作為ARM微處理器系列中的一員，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)電子和安全產(chǎn)品等。實(shí)際應(yīng)用中往往需要對產(chǎn)品的程序進(jìn)行升級以提升性能或消除缺陷，如何對已經(jīng)投入使用的產(chǎn)品進(jìn)行方便可靠的程序在線升級，是產(chǎn)品設(shè)計初期必須考慮的問題。盡管目前絕大多數(shù)基于Flash結(jié)構(gòu)的ARM7芯片具備ISP功能，但是這需要特定的燒寫軟件支持和專業(yè)人員操作。燒寫軟件由芯片廠商提供，不便于集成到產(chǎn)品的主機(jī)端軟件中。在產(chǎn)品軟件功能中添加簡單易用的程序升級功能十分必要，文中以NXP公司的ARM7芯片LPC2132為例，為具有IAP功能的ARM7芯片提出一個穩(wěn)定的在線升級方案。

1 IAP功能介紹
在應(yīng)用編程IAP(In-Application Programming)是應(yīng)用在Flash程序存儲器的一種編程模式。它可以在應(yīng)用程序正常運(yùn)行的情況下，通過調(diào)用特定的IAP程序?qū)α硗庖欢纬绦騀lash空間進(jìn)行讀／寫操作，甚至可以控制對某段、某頁甚至某個字節(jié)的讀／寫操作，這為數(shù)據(jù)存儲和固件的現(xiàn)場升級帶來了更大的靈活性。LPC2132的IAP程序位于芯片的BootBlock中，芯片出廠時由廠家寫入，不可修改。IAP程序是Thumb代碼，位于地址0x7FFFFFFO(重映射后地址)處。IAP功能函數(shù)可以通過如下代碼方便的調(diào)用。
void(*IAP)(unsigned int parameter[]， un-signed int result[])；／／定義函數(shù)指針變量IAP，／／IAP指向的函數(shù)的參數(shù)為兩個unsinged int數(shù)組
IAP=(void(*)())0x7fff_fff1／／設(shè)置函數(shù)指針，因?yàn)槭荰humb代碼，地址最低位設(shè)定為1
unsigned int parameter_in；／／通過設(shè)定parame-ter_in各成員的值，實(shí)現(xiàn)各種IAP功能
usingned int result_out；
(*IAP)(parameter_in，result_out)；／／調(diào)用特定功能的函數(shù)，執(zhí)行結(jié)果存入result_out中
／／IAP的命令碼、狀態(tài)碼和命令。

2 程序更新流程
LPC2132有64 kB的Flash存儲器，16 kB的RAM。Flash分為8個扇區(qū)，每個扇區(qū)4 kB空間，整個Flash存儲器占用的地址空間為0x0000_0000-0x0000_ffff。為了實(shí)現(xiàn)用戶程序運(yùn)行過程中的程序更新，可以設(shè)計一段特定的駐留代碼，專門用于接收來自主機(jī)新的代碼，將其燒寫到相應(yīng)的Flash空間，完成后跳轉(zhuǎn)到新的代碼去執(zhí)行新的程序，用戶程序接收到來自主機(jī)的更新命令后跳轉(zhuǎn)到這段駐留代碼。駐留代碼通過串口接收命令，調(diào)用IAP函數(shù)燒寫Flash，代碼比較少，編譯生成的映像文件4 kB，通過JTAG口將這段代碼燒寫到第一個4 kB扇區(qū)，每次系統(tǒng)上電或重啟后先執(zhí)行駐留代碼，其運(yùn)行流程為：
(1)初始化串口，查詢接受緩沖區(qū)，檢測是否受到主機(jī)發(fā)來的4 bit數(shù)據(jù)包0x55 0xaa 0xff 0xff，其中前2 bit 0x55 0xaa為命令頭；第3 bit 0xff為命令，表示需要更新；第4 bit為命令和校驗(yàn)。整個查詢過程持續(xù)100 ms，如果在100 ms內(nèi)沒有收到此命令包，跳到應(yīng)用程序入口執(zhí)行舊程序，如收到該命令包，返回0xff，通知主機(jī)收到命令，執(zhí)行下一步；
(2)接受主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)包，其格式如表1所示。

將接收到的4 kB數(shù)據(jù)存入SRAM，接收的同時計算數(shù)據(jù)載荷的8位校驗(yàn)和，對比校驗(yàn)和，如果校驗(yàn)和不對，給主機(jī)返回0x00表示接收不成功，主機(jī)會將當(dāng)前包重發(fā)一遍；如果正確通過調(diào)用擦除IAP函數(shù)擦除當(dāng)前需要寫入的扇區(qū)，再調(diào)用寫入IAP函數(shù)將RAM中的4 kB數(shù)據(jù)一次寫入對應(yīng)的扇區(qū)(通過配置上面提到的IAP函數(shù)參數(shù)parameter_in實(shí)現(xiàn)擦除和寫入功能)，給主機(jī)返回0xff，表示操作成功；